FUNZIONE RENALE
(dr Maurizio Solazzo)
La funzione renale partecipa al mantenimento dell’OMEOSTASI dell’organismo ed in particolare a mantenere costanti la COMPOSIZIONE ed il VOLUME dei liquidi corporei.
Le sue FUNZIONI sono:
1) regolazione della quantità di acqua eliminata (volume dell’urina)
2) regolazione della quantità di SOLUTI eliminati (concentrazione dell’urina)
3) regolazione dell’eliminazione di acidi e basi (acidità dell’urina)
4) escrezione dei prodotti di rifiuto del metabolismo (in particolare azotato)
5) funzione endocrina.
I reni sono due organi simmetrici posti ai lati della colonna vertebrale nella profondità dell’addome. Sul lato mediale è presente una introflessione (ILO del RENE) attraverso la quale giungono l’ARTERIA RENALE e i NERVI RENALI e fuoriescono la VENA RENALE e l’URETERE.
In sezione appare formato da una parte superficiale (CORTICALE) ed una interna (MIDOLLARE). Entrambe sono costituite da un insieme di canalicoli microscopici (i TUBULI RENALI). Nella corticale abbiamo delle PICCOLE FORMAZIONI VASCOLARI, i GLOMERULI del MALPIGHI dai quali si dipartono i TUBULI RENALI.
Questi ultimi hanno una disposizione convoluta (TUBULI CONTORTI) nella corticale, mentre nella sostanza midollare decorrono paralleli in senso radiale.
Nel loro insieme i TUBULI costituiscono, nella MIDOLLARE delle formazioni piramidali (PIRAMIDI di MALPIGHI) che nell’uomo sono in media 10-12 per ogni rene e terminano ciascuna in una PAPILLA RENALE che sporge nei CALICI del BACINETTO RENALE che a sua volta va nell’URETERE.
L’unità funzionale del rene è il NEFRONE che risulta costituito da un GLOMERULO e dal TUBULO che con esso prende contatto.
I capillari GLOMERULARI sono forniti di un’arteriola AFFERENTE che si sfiocca in 8-10 rami e di un’arteriola EFFERENTE (RETE MIRABILE ARTERIOSA: i capillari microscopici anziché essere interposti tra arteriola e vena, si ritrovano tra arteriola e arteriola).
Il glomerulo del MALPIGHI è circondato da una introflessione del TUBULO, la CAPSULA DI BOWMAN.
Il tubulo si divide in 3 porzioni:
- TUBULO PROSSIMALE
- HANSA DI HENLE
- TUBULO DISTALE che si immette nel TUBULO COLLETTORE
L’arteriola efferente dopo aver lasciato il glomerulo si suddivide nella RETE CAPILLARE PERITUBULARE che circonda tutto l’apparato TUBULARE.
L’arteriola efferente nei glomeruli profondi dà origine anche ai VASA RECTA che decorrono paralleli e vicini alle ANSE di HENLE e sono importanti per il processo di concentrazione dell’urina.
L’esame ultramicroscopico ha dimostrato che l’ENDOTELIO dei vasi glomerulari possiede ampie fenestrture(diametro di 500 A).
Il foglietto viscerale della capsula di BOWMAN presenta delle particolari cellule, i PODOCITI il cui corpo cellulare, globoso sporge nello spazio capsulare ed è ancorato alla LAMINA BASALE mediante delle propaggini ultramicroscopiche (PEDICELLI) distanziate da intercapedini di circa 10 A che costituiscono altrettanti canali.
L’arteriola efferente una volta lasciato il glomerulo dà origine alla RETE CAPILLARE PERITUBULARE che circonda tutto l’apparato tubulare e sfocia nelle VENULE INTERLOBULARI.
I nefroni profondi sono provvisti di ANSE di HENLE molto sviluppate.
L’arteriola efferente dei glomeruli di tali nefroni dà origine oltre alla rete peritubulare anche a vasi capillari, i VASA RECTA che decorrono parallelamente alle ANSE di HENLE ed hanno importanza nel processo di concentrazione dell’urina.
FILTRAZIONE GLOMERULARE
Il sangue giunto all’arteriola afferente passa nella rete mirabile; qui subisce un processo di ULTRAFILTRAZIONE per cui passa nella CAPSULA DI BOWMAN.
Nella capsula di BOWMAN tale liquido (ULTRAFILTRATO) non contiene CELLULE EMATICHE
PROTEINE PLASMATICHE
mentre contiene nella stessa concentrazione del plasma tutte le sostanze che attraversano la membrana capillare: UREA, NaCl, GLUCOSIO, etc.
il sangue arriva all’ARTERIA RENALE a 60 mm Hg (dal cuore parte a 120 mm Hg).
La pressione esistente nella capsula di BOWMAN (pressione idrostatica tissutale) è 15 mm Hg.
La pressione ONCOTICA del sangue (dovuta alle proteine che richiamano l’acqua all’interno del vaso) è 25 mm Hg.
60 – 25 – 15 = 20 mm Hg
è la pressione con cui le sostanze filtrano
alla filtrazione seguono nei TUBULI RENALI:
RIASSORBIMENTO e
SECREZIONE
Che modificano la composizione ed il volume dell’ultrafiltrato e consentono il recupero di SOSTANZE UTILI (che sono passate nell’ultrafiltrato) e l’ulteriore eliminazione di SOSTANZE non utili o DANNOSE.
RIASSORBIMENTO TUBULARE (dal tubulo ai capillari peritubulari)
Il volume dell’urina è circa 1% del volume dell’ULTRAFILTRATO.
Nei tubuli renali le diverse sostanze che costituiscono l’ultrafiltrato (acqua, elettroliti, glucosio, etc.) possono essere riassorbite con 2 meccanismi:
il riassorbimento passivo (o DIFFUSIONE) ed il riassorbimento attivo (o TRASPORTO)
SOGLIA DI ESCREZIONE
Secondo la capacità del rene di riassorbirle le sostanze si classificano a:
SOGLIA ELEVATA sono completamente riassorbite e non compaiono
nell’urina (glucosio, Na, Ca, amminoacidi)
MEDIA SOGLIA parzialmente riassorbite (K)
BASSA SOGLIA poco riassorbite, quindi presenti nelle urine in
concentrazione elevata (UREA, ACIDO URICO,
FOSFATI)
SENZA SOGLIA non riassorbite (CREATININA)
L’acqua è riassorbita per il 65% nel tubulo prossimale, per il 15% nell’ANSA DI HENLE, per il 19% nel tubulo distale.
Nell’uomo nelle 24h si formano, in condizioni normali, circa 180 litri di ultraliltrato
Nei GLOMERULI passano 1200 ml/min di SANGUE
Con l’ULTRAFILTRAZIONE
passano nel TUBULO PROSSIMALE 125 ml/min di PLASMA DEPROTEINATO
(alla fine del TUBULO PROSSIMALE 20 ml/min) 124 ml/min vengono riassorbiti
(alla fine del TUBULO DISTALE 1 ml/min) (va alla vescica)
CLEARANCE
Indice della funzionalità del RENE è la CLEARANCE di una sostanza che indica la quantità di sangue che viene depurata in un minuto da quella sostanza (dal RENE). Esprime la capacità che i reni possiedono di estrarre una determinata sostanza dal plasma.
Le clearance più impiegate sono quelle della CREATININA e
dell’UREA (75ml/min).
Con tale esame è possibile, prendendo in considerazione sostanze diverse, stabilire in quale punto dell’apparato di filtrazione si è prodotto un guasto.
SECREZIONE NEI TUBULI
Per alcune sostanze la quantità eliminata con le urine supera la quantità filtrata, in quanto avviene nei tubuli un processo di SECREZIONE che consiste quasi sempre in un trasporto (creatinina, istamina) attivo da parte delle cellule dei tubuli del tutto simile al riassorbimento attivo ma diretto in senso opposto.
RIASSORBIMENTO DEI SALI E DELL’ACQUA
Ai reni è affidato il compito di regolare il contenuto idrico e salino dell’organismo.
Rappresentano la principale via attraverso la quale vengono eliminati acqua e sali inorganici in quantità adeguata a mantenere costanti il VOLUME TOTALE e la PRESSIONE OSMOTICA dei liquidi corporei.
Negli organismi adattati alla vita terrestre l’URINA è di norma una soluzione salina più concentrata dei liquidi corporei ed ha una pressione osmotica superiore a quella del plasma sanguigno; è cioè IPERTONICA.
I reni dei mammiferi possiedono un’elevata capacità di concentrare l’urina, nell’uomo il limite di questa concentrazione è 4 volte quella del plasma.
Nell’uomo, poiché il volume dell’urina è solo l’1% del volume dell’ULTRAFILTRATO GLOMERULARE e la sua concentrazione può essere anche nelle condizioni massime solo 4 volte maggiore di quella dell’ULTRAFILTRATO (uguale a quella del plasma), se ne deduce che la maggior parte dei soluti presenti nell’ULTRAFILTRATO viene riassorbita nei tubuli renali insieme con l’acqua, e solo una piccola parte si ritroverà nell’urina.
Il riassorbimento di NaCl e quello di H2O sono strettamente vincolati.
Il riassorbimento di NaCl dipende da un meccanismo attivo di trasporto, mentre l’acqua verrà richiamata (per effetto OSMOTICO) dal lume dei tubuli verso il plasma da NaCl che viene riassorbito.
RIASSORBIMENTO DEL SODIO
Esistono nelle cellule dei tubuli renali due tipi di pompa ionica del Na+, ambedue localizzati nella membrana basale-laterale delle cellule.
Una è ELETTROGENICA in quanto i Na+ non vengono espulsi in scambio con altri cationi. Questo comporta un passaggio netto di cariche positive verso gli spazi peritubulari e tende quindi ad innalzare il potenziale della membrana baso-laterale delle cellule favorando il passaggio di anioni come Cl- al seguito degli Na+ espulsi
Una seconda pompa ionica del Na+ è invece una POMPA DI SCAMBIO:
il Na+ viene trasferito verso il liquido peritubulare in scambio con il K+.
Dei due processi di trasporto del Na+ è largamente dominante quello ELETTROGENICO che avviene soprattutto nel tubulo contorto prossimale.
Esso è responsabile degli accumuli negli spazi peritubulari di una grande quantità di NaCl che determina un innalzamento della pressione osmotica del liquido extracellulare che a sua volta produce un richiamo (RIASSORBIMENTO)di acqua dai TUBULI.
REGOLAZIONE DEL RIASSORBIMENTO IDRICO E SALINO
Nella PARTE PROSSIMALE dei tubuli renali avviene il riassorbimento di circa il 75/80% dell’acqua ,di aminoacidi di Fruttosio e Galattosio (il liquido contenuto nei tubuli rimane ISOTONICO rispetto al PLASMA).
La regolazione della concentrazione dell’urina si attua fondamentalmente nel tratto distale.
RIASSORBIMENTO IDRICO
Il riassorbimento idrico che avviene nella parte prossimale dei tubuli viene definito OBBLIGATO, in quanto non subisce ampie variazioni.
Il riassorbimento idrico che avviene nella parte distale è detto FACOLTATICO perché varia in base alle esigenze di eliminare urina più o meno concentrata.
L’entità del RIASORBIMENTO IDRICO FACOLTATIVO è regolata da un ormone ipofisario: l’ORMONE ANTIDIURETICO (ADH).
Questo agisce esclusivamente nei TUBULI CONTORTI DISTALI e nei DOTTI COLLETTORI ove condiziona la PERMEABILITA’ all’ACQUA.
(In mancanza di ADH essi si comportano come se fossero impermeabili all’acqua).
Il controllo della produzione di ADH avviene tramite stimolazione di OSMORECETTORI situati nell’IPOTALAMO stesso e sensibili alla PRESSIONE OSMOTICA del plasma sanguigno.
REGOLAZIONE NERVOSA
La maggior parte delle fibre del plesso renale appartengono al sistema ortosimpatico.
ACIDIFICAZIONE DELL’URINA (SECREZIONE di H+)
L’urina contiene una quantità maggiore o minore di composti acidi o basici secondo le esigenze dell’organismo.
Nell’organismo umano il tipo di alimentazione ed i caratteri del metabolismo fanno si che vi sia prevalentemente una produzione di ACIDI.
I reni compensano tale tendenza eliminando i COMPOSTI ACIDI ed effettuando un risparmio di BASI.
L’acidificazione dell’urina comporta un processo attivo di secrezione degli H+ da parte dei tubuli renali e la loro concentrazione nell’urina.
Gli H+ provengono dalla dissociazione dell’H2CO3 e quindi indirettamente dalla idratazione della CO2 derivante dalla respirazione delle cellule dei tubuli stessi o dal plasma.
La reazione è catalizzata dall’anidrosi carbonica
CO2 + H2O H+ + CO3+
La SECREZIONE degli H+ nell’urina è dovuta ad un trasporto attivo operato dalle cellule dei TUBULI RENALI rivolto verso il lume dei tubuli ed associato con l’ingresso passivo di Na+ (dal lume del tubulo all’interno delle cellule esterne) che poi va nello spazio PERITUBULARE (RIASSORBIMENTO dell’ Na+).
Infatti si è osservato che ad un aumentato riassorbimento di Na+ corrisponde una aumentata secrezione di H+.
L’ALDOSTERONE stimola il riassorbimento di Na+ anche in associazione con la secrezione di H+.
Ciò non produce solo una ritenzione di NaCl e di H2O nell’organismo, ma determina anche ACIDIFICAZIONE dell’urina.